[发明专利]一种铁钻工及扭矩测控方法

说明书

本发明公开了一种铁钻工及扭矩测控方法，铁钻工包括：主体和处理装置。主体包括：曲柄、冲扣液压缸和夹紧液压缸，冲扣液压缸连接在曲柄的一端，曲柄上设置有两个夹杆，两个夹杆之间连接有连接杆，夹紧液压缸的两端分别连接在两个夹杆的一端，夹杆在另一端设置有钳牙座。冲扣液压缸上设置有冲扣位移传感器和冲扣压力传感器，冲扣位移传感器和冲扣压力传感器分别采集获得位移数据和压力数据后，发送给处理装置，处理装置根据位移数据和压力数据确定扭矩。本发明的铁钻工及扭矩测控方法能够较精确测试出冲扣钳在冲、卸扣时施加到管柱上的扭矩值，安装方便，操作简单，并且适用于多种型式和规格铁钻工冲扣钳。

技术领域

本发明涉及石油钻采设备技术领域，特别涉及一种铁钻工及扭矩测控方法。

背景技术

铁钻工作为石油钻采过程中的冲、卸扣装置，其自动化的操作方式极大地提高了工作效率，减轻了劳动强度。铁钻工在冲、卸扣时对管柱施加的扭矩需要精确控制，扭矩太大会损坏管柱，扭矩太小会导致冲扣不紧、卸不动扣，影响钻井效率。

目前铁钻工的扭矩测量是通过力和力臂的乘积获得。其中的力依靠液压缸的负载压力、有效面积计算，或者依靠液压缸活塞杆前端的力传感器测量而来；而力臂则通过模型的几何结构计算所得。但是液压缸的活塞杆在行进过程中，对管柱施加的扭矩力臂在发生变化，上述两种方法均无法精确测量出对管柱施加的扭矩。因此，迫切需要一种精确测量铁钻工施加扭矩的测控方法，以更加准确地控制扭矩输出，提高钻井效率，减少损失。

发明内容

本发明实施例提供了一种铁钻工及扭矩测控方法，用以解决现有技术中无法精确测控铁钻工对管柱施加扭矩的问题。

一方面，本发明实施例提供了一种铁钻工，包括：主体和处理装置；

主体包括：曲柄、冲扣液压缸和夹紧液压缸，冲扣液压缸转动连接在曲柄的一端，曲柄上设置有两个夹杆，两个夹杆之间转动连接有连接杆，夹紧液压缸的两端分别转动连接在两个夹杆的一端，两个夹杆在另一端均设置有钳牙座；

冲扣液压缸上设置有冲扣位移传感器，冲扣液压缸和曲柄的连接处设置有冲扣压力传感器，冲扣位移传感器和冲扣压力传感器均与处理装置电连接；

冲扣位移传感器和冲扣压力传感器分别采集获得位移数据和压力数据后，发送给处理装置，处理装置根据位移数据和压力数据确定扭矩。

在一种可能的实现方式中，冲扣液压缸也与处理装置电连接，在确定扭矩后，处理装置根据确定的扭矩对冲扣液压缸进行控制。

在一种可能的实现方式中，处理装置可以包括：信号采集单元、信号调理单元、模数转换单元和信号分析单元；信号采集单元，用于获取冲扣位移传感器和冲扣压力传感器采集的电信号；信号调理单元，用于对电信号进行放大和滤波处理；模数转换单元，用于对放大和滤波处理后的电信号进行模数转换，获得相应的数字信号；信号分析单元，用于根据数字信号以及预先设定的模型数据确定扭矩。

在一种可能的实现方式中，还可以包括：显示装置，显示装置与处理装置电连接；显示装置用于显示处理装置确定的扭矩。

在一种可能的实现方式中，夹紧液压缸上设置有夹紧位移传感器，夹紧液压缸和一个夹杆的连接处设置有夹紧压力传感器，夹紧位移传感器和夹紧压力传感器均与处理装置电连接。

在一种可能的实现方式中，曲柄的边缘设置有挡板，夹杆、连接杆、夹紧液压缸和钳牙座均设置在曲柄和挡板围成的空间中。

另一方面，本发明实施例提供了一种铁钻工的扭矩测控方法，包括：

采集冲扣液压缸的位移数据；

采集冲扣液压缸的压力数据；

根据位移数据和压力数据确定扭矩。

在一种可能的实现方式中，还可以包括：根据扭矩对冲扣液压缸进行控制。